單層硒化硅是一種新型的二維材料,單層硒化硅具有與磷烯類似的褶皺結(jié)構(gòu)。在眾多調(diào)節(jié)二維材料電子性質(zhì)的方法中,平面應(yīng)變調(diào)節(jié)被認(rèn)為是有效的方法。在本論文中我們利用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法,主要研究了應(yīng)變對單層硒化硅(SiSe)微觀結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的影響。本論文運(yùn)用了第一性原理的計(jì)算方法,研究了單層硒化硅的結(jié)合能、聲子譜。我們還通過利用基于密度泛函理論的第一性原理分子動(dòng)力學(xué)的方法,在323K和400K的溫度下對單層SiSe結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算結(jié)果說明了單層SiSe結(jié)構(gòu)在室溫條件下的穩(wěn)定性。運(yùn)用基于密度泛函理論的第一性原理方法,計(jì)算了單層SiSe的能帶結(jié)構(gòu)。通過廣義梯度近似下的PBE泛函計(jì)算,發(fā)現(xiàn)單層硒化硅是一種具有帶隙大小為0.773eV的間接帶隙半導(dǎo)體。利用HSE06雜化泛函理論對單層硒化硅的能帶進(jìn)行了對比分析。發(fā)現(xiàn)單層硒化硅打開了一個(gè)1.09eV的間接帶隙。通過對單層SiSe施加平面應(yīng)變的研究發(fā)現(xiàn):在對單層硒化硅施加扶手型方向拉伸應(yīng)變時(shí),單層硒化硅的帶隙隨著拉伸應(yīng)變的增加呈現(xiàn)出增加的趨勢。在對單層硒化硅施加扶手型方向壓縮應(yīng)變時(shí),單層硒化硅的帶隙隨著壓縮應(yīng)變的增加呈線性減小的趨勢,且在應(yīng)變調(diào)節(jié)過程中單層SiSe 一直保持著間接帶隙半導(dǎo)體的特征。當(dāng)沿著鋸齒型方向的拉伸應(yīng)變增加到6%時(shí),單層SiSe的帶隙由間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋�。同時(shí)研究結(jié)果表明當(dāng)對單層SiSe施加的雙軸壓縮應(yīng)變達(dá)到-5%時(shí),單層SiSe的間接帶隙半導(dǎo)體性質(zhì)變?yōu)榻饘傩再|(zhì)。此外,當(dāng)作用在單層SiSe上的雙軸拉伸應(yīng)變達(dá)到6%時(shí),單層SiSe的帶隙由間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋�。除此之�?我們還計(jì)算了對單層SiSe施加雙軸應(yīng)變的其他兩種情況,即在扶手型方向上施加拉伸應(yīng)變,同時(shí)在鋸齒型方向上施加壓縮應(yīng)變;在扶手型方向上施加壓縮應(yīng)變,同時(shí)在鋸齒型方向上施加拉伸應(yīng)變。當(dāng)對單層SiSe在扶手型方向施加的壓縮應(yīng)變?yōu)?7%,同時(shí)在鋸齒型方向施加的拉伸應(yīng)變達(dá)到7%時(shí),單層SiSe的帶隙由間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)榱酥苯訋丁?br> 【學(xué)位單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O613.72
【部分圖文】：

，一??種叫做黑磷的二維材料，同時(shí)層狀的黑磷己經(jīng)被成功從塊體上剝離在人們??對電子應(yīng)用中的層狀材料感興趣之前，早在上個(gè)世紀(jì)６０年代就有科研工作者發(fā)??現(xiàn)了層狀黑磷為直接帶隙的半導(dǎo)體材料，同時(shí)還具有高的載流子遷移率。磷烯是??—種單原子層的黑磷，黑磷層與層之間存在范德瓦爾斯力，且黑磷結(jié)構(gòu)中磷原子??與磷原子之間成共價(jià)鍵，在二維（２Ｄ）電子材料領(lǐng)域中正逐漸成為一種極具應(yīng)用潛??力的競爭者ｍ－ｎ］。磷元素組成了很多不同類型的異構(gòu)體，研究發(fā)現(xiàn)在這些異構(gòu)體??中黑磷結(jié)構(gòu)是在常溫常壓下最為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。具有良好柔初結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體磷烯??［１４－１５〗在氣體傳感器Ｉ１６］、熱電學(xué)［１７］、鋰電池［１７】等方面有著廣泛的應(yīng)用潛力。與石??墨稀不同的是，石墨烯的成鍵方式是ｓｐ２雜化，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)是平面蜂窩狀，由于??磷烯中磷原子與磷原子成鍵類型是ｓｐ３雜化，因此磷烯是蜂窩狀褶皺結(jié)構(gòu)。如圖??１．１中所示，為黑磷的幾何結(jié)構(gòu)圖和單層磷烯的能帶結(jié)構(gòu)圖，單層黑磷是直接帶??隙半導(dǎo)體，并打開了一個(gè)大小為〇．９２ｅＶ的帶隙Ｗ。隨著電子器件對半導(dǎo)體材料??的需求逐漸增強(qiáng)，而新型二維材料黑磷具有比石墨烯更優(yōu)島的特性，具備更大的??應(yīng)用潛力。??

以后受到了人們的極大關(guān)注的二維半導(dǎo)體材料。近年來，ＳｎＳｅ作為一種無毒無??污染且由在地球上含量豐富的硒元素（Ｓｅ）錫元素（Ｓｎ）組成的窄帶隙半導(dǎo)體［４６－４９］。??如下圖１．３（ａ）所示ＳｎＳｅ單層的結(jié)構(gòu)與體電子數(shù)與磷烯相同，但ＳｎＳｅ的電子性質(zhì)??與黑磷卻有很大的不同。單層ＳｎＳｅ具有間接帶隙為０．９ｅＶ，當(dāng)對單層ＳｎＳｅ施加??沿Ｘ軸方向的拉伸應(yīng)變時(shí)，在拉伸應(yīng)變增加到３％時(shí)使得單層ＳｎＳｅ的帶隙發(fā)生??轉(zhuǎn)變，單層ＳｎＳｅ的帶隙由間接帶隙變?yōu)橹苯訋叮撸�。通過對ＳｎＳｅ自旋軌道耦??合（ＳＯＣ）的研宄，發(fā)現(xiàn)ＳｎＳｅ結(jié)構(gòu)缺失反轉(zhuǎn)對稱性導(dǎo)致了?ＳｎＳｅ的電子能帶結(jié)構(gòu)中??自旋簡并斷裂［６７］。多層ＳｎＳｅ內(nèi)層與層之間存在范德瓦耳斯力的相互作用。Ｌｉｎｄａ??Ｃ等人使用第一性原理雜化泛函計(jì)算方法計(jì)算了單層ＳｎＳｅ、雙層ＳｎＳｅ、塊體ＳｎＳｅ??的能帶結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)ＳｎＳｅ的帶隙均為間接帶隙，且ＳｎＳｅ的帶隙隨層厚的增大明??顯減�。郏担保担病�。研究表明單層ＳｎＳｅ具有極低的熱導(dǎo)率和顯著熱電性能。單層ＳｎＳｅ??可以通過濕化學(xué)法、Ｌｉ插層剝落法、和氣相輸運(yùn)沉積等方法制備。除此之外，??基于氣相輸運(yùn)沉積得到的ＳｎＳｅ納米板場效應(yīng)管被成功地制備了。??４??

于二維材料在結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)方面的獨(dú)特性，這促使科研工作者們繼續(xù)尋找擁有??特別性質(zhì)的二維材料。與單層ＳｎＳｅ不同的是單層ＧｅＳｅ是一種具有直接帶隙的??類磷烯材料％］。如圖１．４所示，通過第一性原理計(jì)算發(fā)現(xiàn)單層ＧｅＳｅ具有直接帶??隙且大小為１．１６ｅＶ。單層ＧｅＳｅ在平面拉伸應(yīng)變作用下會(huì)使單層ＧｅＳｅ的帶隙轉(zhuǎn)??變?yōu)殚g接帶隙，隨著作用在單層ＧｅＳｅ上的拉伸應(yīng)變的增加單層ＧｅＳｅ的帶隙又??會(huì)從間接帶隙變?yōu)橹苯訋肚規(guī)吨饾u增大。另一方面，在單層ＧｅＳｅ在壓縮應(yīng)??變作用下的帶隙隨壓縮應(yīng)變的增加逐漸減小，當(dāng)施加在單層ＧｅＳｅ上壓縮應(yīng)變／十：??－８％時(shí)單層ＧｅＳｅ由直接帶隙變?yōu)殚g接帶隙同時(shí)，層狀ＧｅＳｅ的帶隙隨普厚度??５??
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